CN112977916B - 自行走式缠绕包装机器人及物品绕包方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自行走式缠绕包装机器人及物品绕包方法，该机器人通过在AGV车上设置送膜装置、胶带固定装置、吸盘定位装置来完成待包装货物的缠绕包装工作，送膜装置可自由移动与吸盘定位装置对应，吸盘定位装置吸盘吸紧薄膜并将其从送膜装置内拉出按压到待包装货物上，胶带固定装置的夹持翻转机构用于将胶带拉出并将其贴到薄膜和待包装物上，然后通过压带切断机构的偏心轴上的胶带压头完成胶带的贴紧和切断，AGV车拉着薄膜按照预设的环绕路径完成对待包装货物的缠绕包装；本发明全程实现了全自动化的产品缠绕包装，提高了包装效率，环绕包装的方式不仅能够实现对不同形状和尺寸产品的缠绕包装，且不受场地和工作环境的限制，具有很强的推广价值。

Description

自行走式缠绕包装机器人及物品绕包方法

技术领域

本发明涉及包装机器人技术领域，尤其涉及一种自行走式缠绕包装机器人及物品绕包方法。

背景技术

缠绕包装机满足了货物集装化储存、运输以及机械化装卸等的包装要求，随着技术的不断进步，发展出了托盘式缠绕机、预拉紧型自动薄膜缠绕包装机等不同特点的包装机，广泛应用于食品、造纸、外贸出口、玻璃塑料业等需要集装化运输的产业。缠绕包装机可以有效防止产品在运输和搬运过程中产生磕碰导致损坏等意外情况的发生，减少了被包装产品的损耗，提高了包装效率，缠绕膜的使用还可以防雨水、防潮，起到保护产品和保持产品清洁的作用。

托盘式包装机是把托盘连通其承载的货物用拉伸薄膜的方式进行牢固地包卷，形成可靠的搬运单元，这种经济且方便的包装方式广受业界好评。但是，这种包装机是在固定位置进行包装，使用范围和场所有限，并且在开始和完成包装时，普遍采用人工来进行胶带粘贴上膜和刀割的断膜操作，整体自动化程度较低、效率不高；为了提高现有包装机的使用范围和包装效率，有必要设计一种新型的自行走式缠绕包装机器人 。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种自行走式缠绕包装机器人及物品绕包方法。

本发明的技术方案是：一种自行走式缠绕包装机器人，包括AGV车及其前端安装的机械臂， 机械臂上设有送膜装置，AGV车中间安装有胶带固定装置、AGV车后端安装有吸盘定位装置；

送膜装置包括通过支撑板固定连接的顶板和底板、竖向辊轴组、驱动辊轴组转动的驱动机构，送膜装置通过支撑板竖向固定连接在机械臂的端部，辊轴组包括竖向交错转动布置、两端安装在顶板和底板之间的主动辊甲、主动辊乙、两从动辊，两主动辊轴位于底板和顶板的中部，两从动辊位于底板和顶板的外侧；两从动辊并排设置且两者之间留有缝隙，底板的一侧和主动辊甲对应的位置设有薄膜卷支柱；从动辊处的底板上设有延伸底板，该延伸底板上竖向的设有吸盘垫板，在该吸盘垫板外侧设有膜端夹紧机构；

胶带固定装置包括固定在AGV车上的转动底座、具有横向或竖向伸缩功能的多节臂甲、夹持翻转机构、压带切断机构、胶带轮，多节臂甲的下端固定连接在转动底座上，上端固定连接有方形支架，方形支架的一侧竖向的设有导轨齿条组件甲，该导轨齿条组件甲包括齿条甲和导轨甲；

夹持翻转机构的支座甲内侧面设有滑块甲和导轨甲滑动连接，支座甲的外侧面上方设有齿轮电机甲，该齿轮电机甲的轴上设有齿轮甲和齿条甲啮合，支座甲下方的外侧面横向的固定有翻转电机和带座轴承，翻转电机的轴通过联轴器连接有从带座轴承伸出的转轴，该转轴上设有两径向杆，两径向杆的内端之间设有和转轴平行的摆轴，两径向杆外端设置的平台板上对称的设有两夹带组件，两夹带组件之间具有一定间隔，夹带组件包括横向固定在平台板上的气缸甲，平台板的中部设有和气缸甲的活塞杆对应的竖向轴，活塞杆的端部和竖向轴之间铰接有上、下两组连杆机构，两组连杆机构的外端均设有夹板形成夹带头，所述的胶带轮安装在方形支架的上端并和两夹带头上下正对；

压带切断机构安装在方形支架另一侧的滑动支座上，该压带切断机构包括导轨齿条组件乙和偏心轮组件，导轨齿条组件乙包括导轨乙和齿条乙，滑动支座的外端横向的固定连接有气缸乙，导轨齿条组件乙竖向的固定连接在气缸乙的活塞杆上且导轨齿条组件乙和滑动支座之间设有导向支撑杆；偏心轮组件的支座乙内侧面设有滑块乙和导轨乙滑动连接，支座乙的外侧面上部设有齿轮电机乙，齿轮电机乙的轴上套有齿轮乙和齿条乙啮合，支座乙的外侧面下部横向的设有压带电机和轴承支座，压带电机的轴上通过联轴器固定连接有穿过轴承支座的偏心轴，该偏心轴的外端设有胶带压头，胶带压头的内侧设有切刀；

吸盘定位装置通过转动底座连接在AGV车的尾部，该吸盘定位装置包括具有横向或竖向伸缩功能的多节臂乙，多节臂乙的端部连接有竖向的吸盘杆，吸盘杆的两端设有吸盘；在吸盘杆外侧设有与吸盘杆平行布置的热熔机构，该热熔机构包括与多节臂乙的端部连接的支撑板、热熔丝支架、热熔丝，热熔丝支架的上端部通过转轴与支撑板上的轴孔转动安装，热熔丝支架的上、下两端的横撑板之间安装热熔丝，在热熔丝支架的中部与多节臂乙的端部之间连接有电动推杆。

优选的，所述的驱动机构包括辊轴电机、主动辊轴甲、主动辊轴乙上端的轴上设置的链轮甲、链轮乙，链轮甲的尺寸大于链轮乙的尺寸，辊轴电机的轴上设有主动链轮并通过链条与链轮甲、链轮乙连接传动。

优选的，位于内侧的从动辊设为具有一定活动量的摆动辊，该摆动辊的下端的轴和底板采用铰接结构，顶板上摆动辊的轴孔设为长圆孔，摆动辊上端的轴插入到该长圆孔内形成滑动副，沿长圆孔的长度方向设有拉力传感器，该拉力传感器的一端和摆动辊上端固定连接，另一端和顶板表面固定连接，送膜装置内还设有张力控制器，根据拉力传感器测得的拉力数值来控制辊轴电机的启、停和转速。

优选的，所述的多节臂甲包括多根互相铰接的支撑臂甲，相邻支撑臂甲的中部之间均连接有气缸丙，气缸丙的底座与内侧的支撑臂甲中部铰接，气缸丙的伸缩杆端部和外侧的支撑臂甲中间铰接；所述的多节臂乙包括多根互相铰接的支撑臂乙，相邻的支撑臂乙之间均连接有气缸丁，气缸丁的底座与内侧的支撑臂下端铰接，气缸丁的伸缩杆端部和外侧的支撑臂的上端铰接。

优选的，所述的AGV车设有行走控制模块、位置定位模块、物体摄像成型模块、控制模块，位置定位模块用于AGV车的实时定位，并将位置数据传输给控制模块，物体摄像成型模块用于给被缠绕物体拍照，并通过照片构建被缠绕物体的数字三维模型，并将该数字三维模型传输给控制模块，控制模块内置有网络单元、存储单元、以及控制中心，网络单元用于联网实现对该机器人的远程控制和数据的双向互传，存储单元用于存储数字三维模型、位置数据、拉力数值、以及控制中心通过位置数据、数字三维模型运输出来的行走路线和缠绕路径；缠绕过程中控制中心通过拉力数值来修订缠绕路径从而实现薄膜张力的调整。

优选的，所述的平台板和径向杆之间设有驱动平台板横向滑动的直线模组。

优选的，所述的胶带轮下方设有胶带张紧装置，该装置包括供胶带S形缠绕的横向辊轴组件，横向辊轴组件的下端设有支撑辊，支撑辊的上方设有压板。

优选的，所述的膜端夹紧机构含有两个与吸盘垫板平行布置的固定立板和位于两个立板之间活动夹板，该活动夹板与其中一个固定立板的内表面通过至少两个夹紧弹簧连接，夹紧弹簧将活动夹板推向另一个固定立板内表面。

一种自行走式缠绕包装机器人进行物品绕包的方法，包括以下步骤：

S1、待包装货物整齐排放在货物堆场里，AGV车接收待包装货物（300）的位置信息，根据位置信息和堆场地图自行寻迹到达待包装货物的位置；

S2、由AGV车自身配备的物体摄像成型模块（12）获取货物的图像，根据三维可视化技术将图像生成货物的数字三维模型，控制系统根据货物模型自动规划AGV车缠绕路径；

S3、缠绕货物的薄膜（100）通过胶带固定装置（04）和吸盘定位装置（07）的配合被贴在待包装货物（300）的表面，然后胶带固定装置底部旋转后退；

S4、AGV车开始按路径做环绕运动，位于内侧的从动辊与薄膜贴合并在薄膜的牵伸拉力作用下摆动，拉力传感器发出启动信号给张力控制器从而启动辊轴电机进行薄膜放卷，送膜装置（03）始终正对待包装货物的包装面，在第一圈环绕开始时机械臂（02）无抬升动作，位于货物的低处，环绕过程开始缓慢抬升，薄膜在货物表面呈螺旋上升的状态，缠绕过程中送膜装置始终正对待包装货物的包装面；

S6、AGV车根据规划的路径进行缠绕，送膜装置上的拉力传感器检测缠绕过程中薄膜（100）的内张力，为保证缠绕在货物上的薄膜松紧合适，拉力传感器将内张力信息传递到AGV车的控制模块或送膜装置（03）的张力控制器，通过驱动轮修正小车行走轨迹或调整送膜装置的主动辊转速来调整薄膜内张力；

S7、货物绕包完成后，AGV车停止行走，轴辊电机停止转动，吸盘定位装置的吸盘与吸盘垫板靠近运动并压在吸盘垫板上实现对薄膜的吸附，同时热熔机构旋转，热熔丝将薄膜熔断，此时薄膜端部被吸盘吸附，吸盘定位装置远离吸盘垫板时将薄膜端部同时牵拉出来，待下次绕包时使用。

优选的，S3中胶带固定装置的子工作步骤是：

S3.1、拉出薄膜卷上的薄膜（100）呈S形绕过主动辊甲（34）、主动辊乙（35），然后经过两从动辊之间拉出并将膜端部置入到膜端夹紧机构内实现膜端部的初次夹持，位于内侧的从动辊与薄膜贴合并在薄膜的牵伸拉力作用下摆动；送膜装置（03）和吸盘定位装置（07）相互靠近运动，吸盘定位装置通过转动底座（11）将吸盘调整到面对送膜装置上的吸盘垫板（38），并通过气缸丁（92）和多节臂乙（71）驱动吸盘（73）向吸盘垫板移动，直到吸盘将薄膜压到吸盘垫板上并吸紧，吸盘定位装置拉出吸紧的薄膜（100）并将其按压到待包装货物（300）的表面；

S3.2、薄膜（100）被吸盘（73）按压在待包装货物上后，胶带固定装置（04）通过两个气缸丙（91）驱动两个支撑臂甲（411）动作，使整个胶带固定装置靠近薄膜（100）上方；

S3.3、夹带头（584）在气缸甲（581）驱动下夹住胶带（200），在齿轮电机甲（53）和齿轮甲（54）驱动下使夹带头（584）夹住胶带（200）沿齿条甲（422）向下运动，并与薄膜（100）平行，胶带的上、下两端超过薄膜（100）的上下边沿；

S3.4、带夹头（584）固定连接的摆轴（572）在翻转电机（55）的驱动下转动，将胶带（200）下端压在待包装货物（300）表面；

S3.5、气缸乙（641）驱动压带切断机构（44）向胶带一侧运动，使压带切断机构（44）整体位于胶带（200）、薄膜（100）和待包装货物（300）侧方；

S3.6、偏心轴（663）在压带电机（661）的驱动下，通过胶带压头（664）将胶带（200）压在薄膜（100）表面粘牢，胶带压头在齿轮电机乙（652）的驱动下，通过齿轮乙（653）沿齿条（63）压着胶带向上运动，将薄膜（100）紧贴在待包装货物（300）上，被拉出的胶带（200）的上、下两端超过薄膜（100）的边沿的部分被粘贴固定在待包装货物（300）的表面；

S3.7、胶带压头到达合适位置，压带电机（661）驱动偏心轴（663），使胶带压头（664）翻转一个方向，利用切刀（665）切断胶带；

S3.8、带夹头（584）松开胶带（200），并在齿轮电机甲（53）的驱动下，随胶带压头（664）向上运动；

S3.9、压带切断机构（44）在气缸乙（641）的驱动下，返回另一侧的位置；

S3.10、胶带固定装置（04）退回初始位置，胶带固定装置第二次工作时从子步骤S3.2开始。

本发明的有益技术效果是：

该机器人通过在AGV车上设置送膜装置、胶带固定装置、吸盘定位装置来完成待包装货物的缠绕包装工作，安装在机械臂上的送膜装置可自由移动与吸盘定位装置对应，吸盘定位装置通过其多节臂上的吸盘吸紧薄膜并将其从送膜装置内拉出按压到待包装货物上，胶带固定装置的夹持翻转机构用于将胶带拉出并将其贴到薄膜和带包装物上，然后通过压带切断机构的偏心轴上的胶带压头完成胶带的贴紧和切断，AGV车拉着薄膜按照预设的环绕路径完成对待包装货物的缠绕包装；本发明全程无需人工操作，实现了全自动化的产品缠绕包装，提高了包装效率，环绕包装的方式不仅能够实现对不同形状和尺寸产品的缠绕包装，且不受场地和工作环境的限制，具有很强的推广价值。

该机器人的胶带固定装置通过安装在方形支架上的多节臂甲、夹持翻转机构、压带切断机构来完成胶带的粘贴和切断工作；夹持翻转机构滑动连接在方形支架的一侧，并通过齿轮齿条驱动其竖向滑动，夹持翻转机构上两个夹带组件用于夹紧胶带的两侧，因此该机构可向上夹住胶带并向下拉出，胶带被拉出后通过电机驱动翻转轴转动将拉出的胶带向外顶出，然后通过多节臂驱动整个装置横向移动将胶带粘到薄膜和待包装货物表面上；压带切断机构的偏心轴可驱动胶带压头向外摆动将胶带贴紧在薄膜和待包装货物上，该机构还能上下滑动将薄膜整体贴紧到待包装货物上；本发明实现了自动化的胶带固定和切断动作，替代了传统的人工贴胶布上模作业，提高了机器人的缠绕包装效率和自动化程度。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图之一；

图2是本发明的整体结构示意图之二；

图3是本发明送膜装置的立体结构示意图；

图4是图3的局部放大图；

图5是图3的A-A向剖视图；

图6为膜端夹紧机构的立体结构示意图；

图7是送膜装置的驱动机构的结构示意图；

图8是胶带固定装置的侧视结构示意图；

图9是胶带固定装置的立体结构示意图；

图10是本发明胶带固定装置中夹持翻转机构的主视结构示意图；

图11是图10的B-B向剖视图；

图12是图10中夹带组件的结构示意图；

图13是本发明胶带张紧装置的剖视结构示意图；

图14本发明胶带固定装置中压带切断机构的立体结构示意图；

图15是图14中的C-C向剖视图；

图16是本发明吸盘定位装置的立体结构示意图；

图17是吸盘组件和热熔机构的立体结构示意图之一；

图18是吸盘组件和热熔机构的立体结构示意图之二；

图19本发明的机器人将薄膜的头部粘紧到待包装货物上的结构示意图；

图20是本发明胶带固定装置的主视结构示意图；

图21是本发明AGV车缠绕待包装物时的多个动作示意图；

图22是本发明中控制部分的原理框图。

图中，01.AGV车、11.转动底座、12.物体摄像成型模块、02.机械臂、03.送膜装置、31.支撑板、32.顶板、321.长圆孔、322.拉力传感器、33.底板、331.延伸底板、34.主动辊甲、341.链轮甲、35.主动辊乙、351.链轮乙、36.从动辊、361.铰接结构、37.膜端夹紧机构、371.固定立板、372.活动夹板、373.夹紧弹簧、38.吸盘垫板、39.薄膜卷支柱、04.胶带固定装置、41.多节臂甲、411.支撑臂甲、42.方形支架、421.导轨齿条组件甲、422.齿条甲、423.导轨甲、43.夹持翻转机构、44.压带切断机构、45.胶带轮、451.胶带张紧装置、452.横向辊轴组件、453.支撑辊、454.压板、51.支座甲、52.滑块甲、53.齿轮电机甲、54.齿轮甲、55.翻转电机、56.带座轴承、57.转轴、571.径向杆、572.摆轴、573.平台板、58.夹带组件、581.气缸甲、582.连杆机构、583.夹板、584.夹带头、585.竖向轴、59.直线模组、61.导轨齿条组件乙、62.导轨乙、63.齿条乙、64.滑动支座、641.气缸乙、65.支座乙、651.滑块乙、652.齿轮电机乙、653.齿轮乙、66.偏心轮组件、661.压带电机、663.偏心轴、664.胶带压头、665.切刀、67.导向支撑杆、07.吸盘定位装置、71.多节臂乙、711.支撑臂乙、72.吸盘杆、73.吸盘、74支撑板、75.热熔丝支架、751.横撑板、76.转轴、77.热熔丝、78.电动推杆、81.辊轴电机、811.主动链轮、91.气缸丙、92.气缸丁、100.薄膜、200.胶带、300.待包装货物。

具体实施方式

实施例一：参见说明书附图1-22，一种自行走式缠绕包装机器人，包括AGV车及其前端安装的机械臂，机械臂上设有送膜装置，AGV车的中间安装有胶带固定装置、AGV车后端安装有吸盘定位装置；

送膜装置包括通过支撑板固定连接的顶板和底板、竖向辊轴组、驱动辊轴组转动的驱动机构，送膜装置通过支撑板竖向固定连接在机械臂的端部，辊轴组包括竖向交错转动布置、两端安装在顶板和底板之间的主动辊甲、主动辊乙、两从动辊，两主动辊轴位于底板和顶板的中部，两从动辊位于底板和顶板的外侧；两从动辊并排设置且两者之间留有缝隙，底板的一侧和主动辊甲对应的位置设有薄膜卷支柱；从动辊处的底板上设有延伸底板，该延伸底板上竖向的设有吸盘垫板，在该吸盘垫板外侧设有膜端夹紧机构，吸盘垫板用于给吸盘吸附时提供一个平整的支撑，膜端夹紧机构，用于首次送膜时膜端的临时固定，

所述的驱动机构包括辊轴电机、主动辊轴甲、主动辊轴乙上端的轴上设置的链轮甲、链轮乙，链轮甲的尺寸大于链轮乙的尺寸，因此两主动辊的转速不同，实现薄膜的拉伸张紧，辊轴电机的轴上设有主动链轮并通过链条与链轮甲、链轮乙连接传动；所述的从动辊设为具有一定活动量的摆动辊，该摆动辊的下端的轴和底板铰接，顶板上摆动辊的轴孔设为长圆孔，摆动辊上端的轴插入到该长圆孔内形成滑动副，沿长圆孔的长度方向设有拉力传感器，该拉力传感器的一端和摆动辊上端固定连接，另一端和顶板表面固定连接，拉力传感器不仅能将拉薄膜或停止拉薄膜的信号传给辊轴电机，辊轴电机驱动两主动辊转动或停止，在缠绕过程中，还用于监测薄膜的实时的内张力，并及时发出拉力数值；送膜装置内还设有张力控制器，根据拉力传感器测得的拉力数值来控制辊轴电机的转速。

胶带固定装置包括固定在AGV车上的转动底座、具有横向或竖向伸缩功能的多节臂甲、夹持翻转机构、压带切断机构、胶带轮，多节臂甲的下端固定连接在转动底座上，上端固定连接有方形支架，方形支架的一侧竖向的设有导轨齿条组件甲，导轨齿条组件甲包括齿条甲和导轨甲；

夹持翻转机构的支座甲内侧面设有滑块甲和导轨甲滑动连接，支座甲的外侧面上方设有齿轮电机甲，该齿轮电机甲的轴上设有齿轮甲和齿条甲啮合，支座甲下方的外侧面横向的固定有翻转电机和带座轴承，翻转电机的轴通过联轴器连接有从带座轴承伸出的转轴，该转轴上设有两径向杆，两径向杆的内端之间设有和转轴平行的摆轴，两径向杆外端设置的平台板上对称的设有两夹带组件，两夹带组件之间具有一定间隔，夹带组件包括横向固定在平台板上的气缸甲，平台板的中部设有和气缸甲的活塞杆对应的竖向轴，活塞杆的端部和竖向轴之间铰接有上、下两组连杆机构，两组连杆机构的外端均设有夹板形成夹带头，气缸活塞杆伸缩驱动两连杆机构同时运动，实现夹带头的张开和闭合，所述的胶带轮安装在方形支架的上端并和两夹带头上下正对，所述的平台板和径向杆之间设有驱动平台板横向滑动的直线模组，直线模组由滚珠丝杠和滑轨组成，通过平台板调整两夹带组件之间的间距，以适应不同胶带的宽度；

压带切断机构安装在方形支架另一侧的滑动支座上，压带切断机构包括导轨齿条组件乙和偏心轮组件，导轨齿条组件乙包括导轨乙和齿条乙，滑动支座的外端横向的固定连接有气缸乙，导轨齿条组件乙竖向的固定连接在气缸乙的活塞杆上且导轨齿条组件乙和滑动支座之间设有导向支撑杆；偏心轮组件的支座乙内侧面设有滑块乙和导轨乙滑动连接，支座乙的外侧面上部设有齿轮电机乙，齿轮电机乙的轴上套有齿轮乙和齿条乙啮合，支座乙的外侧面下部横向的设有压带电机和轴承支座，压带电机的轴上通过联轴器固定连接有穿过轴承支座的偏心轴，该偏心轴的外端设有胶带压头，偏心轴转动能够实现胶带压头摆动，胶带压头的内侧设有切刀；

吸盘定位装置通过转动底座连接在AGV车的尾部，吸盘定位装置包括具有横向或竖向伸缩功能的多节臂乙，多节臂乙的端部连接有竖向的吸盘杆，吸盘杆的两端设有吸盘。在吸盘杆外侧设有与吸盘杆平行布置的热熔机构，该热熔机构包括与多节臂乙的端部连接的支撑板、热熔丝支架、热熔丝，热熔丝支架的上端部通过转轴与支撑板上的轴孔转动安装，热熔丝支架的上、下两端的横撑板之间安装热熔丝，在热熔丝支架的中部与多节臂乙的端部之间连接有电动推杆，电动推杆带动热熔丝支架的摆动实现热熔丝位置的变化，从而能够将热熔丝与薄膜接触，熔断薄膜，吸盘通过气管连接对应的电磁阀门和气源，电磁阀门通过导线连接控制模块，实现对吸盘的松开和吸附控制。

所述的多节臂甲包括多根互相铰接的支撑臂甲，相邻支撑臂甲的中部之间均连接有气缸丙，气缸丙的底座与内侧的支撑臂甲中部铰接，气缸丙的伸缩杆端部和外侧的支撑臂甲中间铰接；所述的多节臂乙包括多根互相铰接的支撑臂乙，相邻的支撑臂乙之间均连接有气缸丁，气缸丁的底座与内侧的支撑臂下端铰接，气缸丁的伸缩杆端部和外侧的支撑臂的上端铰接。

气缸甲、乙、丙、丁通过气管连接对应的电磁阀门和气源；电磁阀门通过导线连接控制模块，实现对气缸动作的控制。

所述的胶带轮下方设有胶带张紧装置，该装置包括供胶带S形缠绕的横向辊轴组件，横向辊轴组件的下端设有支撑辊，支撑辊的上方设有压板，该胶带张紧装置在现有技术中存在，在此不对其结构细节进行详细描述，满足带有张力的放卷动作即可。

所述的AGV车设有行走控制模块、位置定位模块、物体摄像成型模块、控制模块，位置定位模块用于AGV车的实时定位，并将位置数据传输给控制模块，物体摄像成型模块用于给被缠绕物体拍照，并通过照片构建被缠绕物体的数字三维模型，并将该数字三维模型传输给控制模块，控制模块内置有网络单元、存储单元、以及控制中心，网络单元用于联网实现对该机器人的远程控制和数据的双向互传，存储单元用于存储数字三维模型、位置数据、拉力数值、以及控制中心通过位置数据、数字三维模型运输出来的行走路线和缠绕路径；缠绕过程中控制中心通过拉力数值来修订缠绕路径从而实现薄膜张力的调整。

实施例二，参见说明书附图1-22，一种使用实施例一中的自行走式缠绕包装机器人进行物品绕包的方法，包括以下步骤：

S1、待包装货物整齐排放在货物堆场里，AGV车接收待包装货物（300）的位置信息，根据位置信息和堆场地图自行寻迹到达待包装货物的位置；

S2、由AGV车自身配备的物体摄像成型模块（12）获取货物的图像，根据三维可视化技术将图像生成货物的数字三维模型，控制系统根据货物模型自动规划AGV车缠绕路径；

S3、缠绕货物的薄膜（100）通过胶带固定装置（04）和吸盘定位装置（07）的配合被贴在待包装货物（300）的表面，然后胶带固定装置底部旋转后退；

S4、AGV车开始按路径做环绕运动，位于内侧的从动辊与薄膜贴合并在薄膜的牵伸拉力作用下摆动，拉力传感器发出启动信号给张力控制器从而启动辊轴电机进行薄膜放卷，送膜装置（03）始终正对待包装货物的包装面，在第一圈环绕开始时机械臂（02）无抬升动作，位于货物的低处，如图中位置1，环绕过程开始缓慢抬升，如图中位置2和3，薄膜在货物表面呈螺旋上升的状态，缠绕过程中送膜装置始终正对待包装货物的包装面；

S6、AGV车根据规划的路径进行缠绕，送膜装置上的拉力传感器检测缠绕过程中薄膜（100）的内张力，为保证缠绕在货物上的薄膜松紧合适，拉力传感器将内张力信息传递到AGV车的控制模块或送膜装置（03）的张力控制器，通过驱动轮修正小车行走轨迹或调整送膜装置的主动辊转速来调整薄膜内张力；

S7、货物绕包完成后，AGV车停止行走，轴辊电机停止转动，吸盘定位装置的吸盘与吸盘垫板靠近运动并压在吸盘垫板上实现对薄膜的吸附，同时热熔机构旋转，热熔丝将薄膜熔断，此时薄膜端部被吸盘吸附，吸盘定位装置远离吸盘垫板时将薄膜端部同时牵拉出来，待下次绕包时使用。

其中步骤S3中胶带固定装置的子工作步骤是：

S3.1、拉出薄膜卷上的薄膜（100）呈S形绕过主动辊甲（34）、主动辊乙（35），然后经过两从动辊之间拉出并将膜端部置入到膜端夹紧机构内实现膜端部的初次夹持；送膜装置（03）和吸盘定位装置（07）相互靠近运动，吸盘定位装置通过转动底座（11）将吸盘调整到面对送膜装置上的吸盘垫板（38），并通过气缸丁（92）和多节臂乙（71）驱动吸盘（73）向吸盘垫板移动，直到吸盘将薄膜压到吸盘垫板上并吸紧，吸盘定位装置拉出吸紧的薄膜（100）并将其按压到待包装货物（300）的表面；

S3.2、薄膜（100）被吸盘（73）按压在待包装货物上后，胶带固定装置（04）通过两个气缸丙（91）驱动两个支撑臂甲（411）动作，使整个胶带固定装置靠近薄膜（100）上方；

S3.3、夹带头（584）在气缸甲（581）驱动下夹住胶带（200），在齿轮电机甲（53）和齿轮甲（54）驱动下使夹带头（584）夹住胶带（200）沿齿条甲（422）向下运动，并与薄膜（100）平行，胶带的上、下两端超过薄膜（100）的上下边沿；

S3.4、带夹头（584）固定连接的摆轴（572）在翻转电机（55）的驱动下转动，将胶带（200）下端压在待包装货物（300）表面；

S3.5、气缸乙（641）驱动压带切断机构（44）向胶带一侧运动，使压带切断机构（44）整体位于胶带（200）、薄膜（100）和待包装货物（300）侧方；

S3.6、偏心轴（663）在压带电机（661）的驱动下，通过胶带压头（664）将胶带（200）压在薄膜（100）表面粘牢，胶带压头在齿轮电机乙（652）的驱动下，通过齿轮乙（653）沿齿条（63）压着胶带向上运动，将薄膜（100）紧贴在待包装货物（300）上，被拉出的胶带（200）的上、下两端超过薄膜（100）的边沿的部分被粘贴固定在待包装货物（300）的表面；

S3.7、胶带压头到达合适位置，压带电机（661）驱动偏心轴（663），使胶带压头（664）翻转一个方向，利用切刀（665）切断胶带；

S3.8、带夹头（584）松开胶带（200），并在齿轮电机甲（53）的驱动下，随胶带压头（664）向上运动；

S3.9、压带切断机构（44）在气缸乙（641）的驱动下，返回另一侧的位置；

S3.10、胶带固定装置（04）退回初始位置，胶带固定装置第二次工作时从子步骤S3.2开始。

Claims (10)

1.一种自行走式缠绕包装机器人，包括AGV车及其前端安装的机械臂，其特征是：

机械臂上设有送膜装置，AGV车中间安装有胶带固定装置、AGV车后端安装有吸盘定位装置；

送膜装置包括通过支撑板固定连接的顶板和底板、竖向辊轴组、驱动辊轴组转动的驱动机构，送膜装置通过支撑板竖向固定连接在机械臂的端部，辊轴组包括竖向交错转动布置、两端安装在顶板和底板之间的主动辊甲、主动辊乙、两从动辊，两主动辊轴位于底板和顶板的中部，两从动辊位于底板和顶板的外侧；两从动辊并排设置且两者之间留有缝隙，底板的一侧和主动辊甲对应的位置设有薄膜卷支柱；从动辊处的底板上设有延伸底板，该延伸底板上竖向的设有吸盘垫板，在该吸盘垫板外侧设有膜端夹紧机构；

胶带固定装置包括固定在AGV车上的转动底座、具有横向或竖向伸缩功能的多节臂甲、夹持翻转机构、压带切断机构、胶带轮，多节臂甲的下端固定连接在转动底座上，上端固定连接有方形支架，方形支架的一侧竖向的设有导轨齿条组件甲，导轨齿条组件甲包括齿条甲和导轨甲；

夹持翻转机构的支座甲内侧面设有滑块甲和导轨甲滑动连接，支座甲的外侧面上方设有齿轮电机甲，该齿轮电机甲的轴上设有齿轮甲和齿条甲啮合，支座甲下方的外侧面横向的固定有翻转电机和带座轴承，翻转电机的轴通过联轴器连接有从带座轴承伸出的转轴，该转轴上设有两径向杆，两径向杆的内端之间设有和转轴平行的摆轴，两径向杆外端设置的平台板上对称的设有两夹带组件，两夹带组件之间具有一定间隔，夹带组件包括横向固定在平台板上的气缸甲，平台板的中部设有和气缸甲的活塞杆对应的竖向轴，活塞杆的端部和竖向轴之间铰接有上、下两组连杆机构，两组连杆机构的外端均设有夹板形成夹带头，所述的胶带轮安装在方形支架的上端并和两夹带头上下正对；

压带切断机构安装在方形支架另一侧的滑动支座上，压带切断机构包括导轨齿条组件乙和偏心轮组件，导轨齿条组件乙包括导轨乙和齿条乙，滑动支座的外端横向的固定连接有气缸乙，导轨齿条组件乙竖向的固定连接在气缸乙的活塞杆上且导轨齿条组件乙和滑动支座之间设有导向支撑杆；偏心轮组件的支座乙内侧面设有滑块乙和导轨乙滑动连接，支座乙的外侧面上部设有齿轮电机乙，齿轮电机乙的轴上套有齿轮乙和齿条乙啮合，支座乙的外侧面下部横向的设有压带电机和轴承支座，压带电机的轴上通过联轴器固定连接有穿过轴承支座的偏心轴，该偏心轴的外端设有胶带压头，胶带压头的内侧设有切刀；

吸盘定位装置通过转动底座连接在AGV车的尾部，吸盘定位装置包括具有横向或竖向伸缩功能的多节臂乙，多节臂乙的端部连接有竖向的吸盘杆，吸盘杆的两端设有吸盘；在吸盘杆外侧设有与吸盘杆平行布置的热熔机构，该热熔机构包括与多节臂乙的端部连接的支撑板、热熔丝支架、热熔丝，热熔丝支架的上端部通过转轴与支撑板上的轴孔转动安装，热熔丝支架的上、下两端的横撑板之间安装热熔丝，在热熔丝支架的中部与多节臂乙的端部之间连接有电动推杆。

2.根据权利要求1所述的一种自行走式缠绕包装机器人，其特征是：所述的驱动机构包括辊轴电机、主动辊轴甲、主动辊轴乙上端的轴上设置的链轮甲、链轮乙，链轮甲的尺寸大于链轮乙的尺寸，辊轴电机的轴上设有主动链轮并通过链条与链轮甲、链轮乙连接传动。

3.根据权利要求2所述的一种自行走式缠绕包装机器人，其特征是：位于内侧的从动辊设为具有一定活动量的摆动辊，该摆动辊的下端的轴和底板采用铰接结构，顶板上摆动辊的轴孔设为长圆孔，摆动辊上端的轴插入到该长圆孔内形成滑动副，沿长圆孔的长度方向设有拉力传感器，该拉力传感器的一端和摆动辊上端固定连接，另一端和顶板表面固定连接，送膜装置内还设有张力控制器，根据拉力传感器测得的拉力数值来控制辊轴电机的启、停和转速。

4.根据权利要求3所述的一种自行走式缠绕包装机器人，其特征是：所述的多节臂甲包括多根互相铰接的支撑臂甲，相邻支撑臂甲的中部之间均连接有气缸丙，气缸丙的底座与内侧的支撑臂甲中部铰接，气缸丙的伸缩杆端部和外侧的支撑臂甲中间铰接；所述的多节臂乙包括多根互相铰接的支撑臂乙，相邻的支撑臂乙之间均连接有气缸丁，气缸丁的底座与内侧的支撑臂下端铰接，气缸丁的伸缩杆端部和外侧的支撑臂的上端铰接。

5.根据权利要求4所述的一种自行走式缠绕包装机器人，其特征是：所述的AGV车设有行走控制模块、位置定位模块、物体摄像成型模块、控制模块，

位置定位模块用于AGV车的实时定位，并将位置数据传输给控制模块，

物体摄像成型模块用于给被缠绕物体拍照，并通过照片构建被缠绕物体的数字三维模型，并将该数字三维模型传输给控制模块，

控制模块内置有网络单元、存储单元、以及控制中心，网络单元用于联网实现对该机器人的远程控制和数据的双向互传，存储单元用于存储数字三维模型、位置数据、拉力数值、以及控制中心通过位置数据、数字三维模型运输出来的行走路线和缠绕路径；缠绕过程中控制中心通过拉力数值来修订缠绕路径从而实现薄膜张力的调整。

6.根据权利要求5所述的一种自行走式缠绕包装机器人，其特征是：所述的平台板和径向杆之间设有驱动平台板横向滑动的直线模组。

7.根据权利要求6所述的一种自行走式缠绕包装机器人，其特征是：所述的胶带轮下方设有胶带张紧装置，该装置包括供胶带S形缠绕的横向辊轴组件，横向辊轴组件的下端设有支撑辊，支撑辊的上方设有压板。

8.根据权利要求7所述的一种自行走式缠绕包装机器人，其特征是：所述的膜端夹紧机构含有两个与吸盘垫板平行布置的固定立板和位于两个立板之间活动夹板，该活动夹板与其中一个固定立板的内表面通过至少两个夹紧弹簧连接，夹紧弹簧将活动夹板推向另一个固定立板内表面。

9.根据权利要求8所述的一种自行走式缠绕包装机器人进行物品绕包的方法，其特征是：包括以下步骤：

S1、待包装货物整齐排放在货物堆场里，AGV车接收待包装货物（300）的位置信息，根据位置信息和堆场地图自行寻迹到达待包装货物的位置；

S2、由AGV车自身配备的物体摄像成型模块（12）获取货物的图像，根据三维可视化技术将图像生成货物的数字三维模型，控制系统根据货物模型自动规划AGV车缠绕路径；

S3、缠绕货物的薄膜（100）通过胶带固定装置（04）和吸盘定位装置（07）的配合被贴在待包装货物（300）的表面，然后胶带固定装置底部旋转后退；

S4、AGV车开始按路径做环绕运动，位于内侧的从动辊与薄膜贴合并在薄膜的牵伸拉力作用下摆动，拉力传感器发出启动信号给张力控制器从而启动辊轴电机进行薄膜放卷，送膜装置（03）始终正对待包装货物的包装面，在第一圈环绕开始时机械臂（02）无抬升动作，位于货物的低处，环绕过程开始缓慢抬升，薄膜在货物表面呈螺旋上升的状态，缠绕过程中送膜装置始终正对待包装货物的包装面；

S6、AGV车根据规划的路径进行缠绕，送膜装置上的拉力传感器检测缠绕过程中薄膜（100）的内张力，为保证缠绕在货物上的薄膜松紧合适，拉力传感器将内张力信息传递到AGV车的控制模块或送膜装置（03）的张力控制器，通过驱动轮修正小车行走轨迹或调整送膜装置的主动辊转速来调整薄膜内张力；

S7、货物绕包完成后，AGV车停止行走，轴辊电机停止转动，吸盘定位装置的吸盘与吸盘垫板靠近运动并压在吸盘垫板上实现对薄膜的吸附，同时热熔机构旋转，热熔丝将薄膜熔断，此时薄膜端部被吸盘吸附，吸盘定位装置远离吸盘垫板时将薄膜端部同时牵拉出来，待下次绕包时使用。

10.根据权利要求9所述的一种自行走式缠绕包装机器人进行物品绕包的方法，其特征是：

S3中胶带固定装置的子工作步骤是：

S3.1、拉出薄膜卷上的薄膜（100）呈S形绕过主动辊甲（34）、主动辊乙（35），然后经过两从动辊之间拉出并将膜端部置入到膜端夹紧机构内实现膜端部的初次夹持，位于内侧的从动辊与薄膜贴合并在薄膜的牵伸拉力作用下摆动；送膜装置（03）和吸盘定位装置（07）相互靠近运动，吸盘定位装置通过转动底座（11）将吸盘调整到面对送膜装置上的吸盘垫板（38），并通过气缸丁（92）和多节臂乙（71）驱动吸盘（73）向吸盘垫板移动，直到吸盘将薄膜压到吸盘垫板上并吸紧，吸盘定位装置拉出吸紧的薄膜（100）并将其按压到待包装货物（300）的表面；

S3.2、薄膜（100）被吸盘（73）按压在待包装货物上后，胶带固定装置（04）通过两个气缸丙（91）驱动两个支撑臂甲（411）动作，使整个胶带固定装置靠近薄膜（100）上方；

S3.3、夹带头（584）在气缸甲（581）驱动下夹住胶带（200），在齿轮电机甲（53）和齿轮甲（54）驱动下使夹带头（584）夹住胶带（200）沿齿条甲（422）向下运动，并与薄膜（100）平行，胶带的上、下两端超过薄膜（100）的上下边沿；

S3.4、带夹头（584）固定连接的摆轴（572）在翻转电机（55）的驱动下转动，将胶带（200）下端压在待包装货物（300）表面；

S3.5、气缸乙（641）驱动压带切断机构（44）向胶带一侧运动，使压带切断机构（44）整体位于胶带（200）、薄膜（100）和待包装货物（300）侧方；

S3.6、偏心轴（663）在压带电机（661）的驱动下，通过胶带压头（664）将胶带（200）压在薄膜（100）表面粘牢，胶带压头在齿轮电机乙（652）的驱动下，通过齿轮乙（653）沿齿条乙（63）压着胶带向上运动，将薄膜（100）紧贴在待包装货物（300）上，被拉出的胶带（200）的上、下两端超过薄膜（100）的边沿的部分被粘贴固定在待包装货物（300）的表面；

S3.7、胶带压头到达合适位置，压带电机（661）驱动偏心轴（663），使胶带压头（664）翻转一个方向，利用切刀（665）切断胶带；

S3.8、带夹头（584）松开胶带（200），并在齿轮电机甲（53）的驱动下，随胶带压头（664）向上运动；

S3.9、压带切断机构（44）在气缸乙（641）的驱动下，返回另一侧的位置；

S3.10、胶带固定装置（04）退回初始位置，胶带固定装置第二次工作时从子步骤S3.2开始。

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